Question

15．如圖所示為實驗室常見氣體制備，凈化、干燥、收集和性質(zhì)實驗的部分儀器（組裝實驗裝置時，可重復選擇儀器）．某學校兩個化學實驗探究小組的同學欲用他們完成各自的探究實驗．

（1）第一組的同學以石灰石和稀鹽酸為原料，在實驗室中制備、收集干燥純凈的二氧化碳氣體，按照要求設計實驗裝置、連接儀器，并檢驗裝置的氣密性．（提示：揮發(fā)出的少量HCl氣體可用飽和碳酸氫鈉溶液吸收）．
①所選儀器的連接順序為A→D→C→F（填寫儀器序號字母）．
②若將二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中，溶液的質(zhì)量將增大（填“增大”“減小”“不變”之一），請解釋原因CO₂與NaOH反應生成Na₂CO₃，Na₂CO₃溶于水，使溶液的質(zhì)量增大．
（2）第二組的同學以過氧化氫溶液和MnO₂為原料制備氧氣，并對某種塑料的組成元素進行分析探究（資料顯示該塑料只含C、H、O三種元素），所選儀器按“A→C₁→E→C₂→B→堿石灰干燥管”的順序連接（C₁，C₂為濃硫酸洗氣瓶），實驗前檢驗裝置氣密性．使該塑料試樣碎屑在純氧氣中充分燃燒，觀察現(xiàn)象，收集有關實驗數(shù)據(jù)（假設發(fā)生的化學反應都充分反應），試回答下列問題：
①儀器A中所發(fā)生反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②儀器E的玻璃管中放入的塑料試樣碎屑質(zhì)量為mg，塑料試樣充分燃燒后，測得儀器C₂質(zhì)量增加ag，儀器B質(zhì)量增加bg，則mg該塑料試樣中含氧元素的質(zhì)量為m-$\frac{a}{9}$-$\frac{3b}{11}$g（計算結果可為分數(shù)形式）．
③若裝置中沒有連接儀器C₁，按照②測算出的該塑料試樣中氧元素的質(zhì)量與實際值比較將偏�。ㄌ睢捌�小”“偏大”“基本一致”之一）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)可以知道干燥可以用濃硫酸，而吸收氯化氫氣體可以用飽和的碳酸氫鈉溶液，可以據(jù)此來解答該題；
②根據(jù)CO₂與NaOH反應生成Na₂CO₃，Na₂CO₃溶于水，使溶液的質(zhì)量增大，判斷溶液pH的變化；
（2）①根據(jù)以過氧化氫溶液為原料（MnO₂為催化劑）制備氧氣，產(chǎn)生水和氧氣，寫出反應的方程式；
②根據(jù)“儀器C₂質(zhì)量增加ag，儀器B質(zhì)量增加bg”，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可求出二氧化碳中碳元素的質(zhì)量；
根據(jù)水的質(zhì)量可求水中氫元素的質(zhì)量；
③根據(jù)產(chǎn)生的氧氣混有水蒸氣，必須干燥，否則將使該塑料試樣中氧元素的質(zhì)量測算結果．

解答 解：（1）①以石灰石和稀鹽酸為原料制取并收集干燥、純凈的二氧化碳，應該先選擇固液反應的A裝置作為發(fā)生裝置，再通碳酸氫鈉溶液除去氯化氫雜質(zhì)，再通過濃硫酸吸水干燥，然后用向上排空氣法收集，故連接的順序為：A→C→B→F；
②CO₂與NaOH反應生成Na₂CO₃，Na₂CO₃溶于水，使溶液的質(zhì)量增大，故溶液的質(zhì)量將增大；
（2）①以過氧化氫溶液為原料（MnO₂為催化劑）制備氧氣，產(chǎn)生水和氧氣，反應的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②根據(jù)“儀器C₂質(zhì)量增加ag，儀器B質(zhì)量增加bg”，可知：
水的質(zhì)量為ag，水中氫元素的質(zhì)量=ag×$（\frac{2}{18}×100%）$=$\frac{a}{9}$；
二氧化碳的質(zhì)量為bg，二氧化碳中碳元素的質(zhì)量=bg×$\frac{12}{44}$×100%=$\frac{3b}{11}$g；
故該塑料試樣中含氧元素的質(zhì)量為m-$\frac{a}{9}$-$\frac{3b}{11}$g．
③儀器B₁是吸收氧氣中的水蒸氣，若沒有該裝置，會使儀器B₂增重的質(zhì)量偏大，即水的質(zhì)量增加，因此測算出的該塑料試樣中氧元素的質(zhì)量與實際值比較將偏小．
故答案為：
（1）①A→D→C→F；②增大；CO₂與NaOH反應生成Na₂CO₃，Na₂CO₃溶于水，使溶液的質(zhì)量增大；
（2）①2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；②m-$\frac{a}{9}$-$\frac{3b}{11}$；③偏小．

點評 本題考查了常見氣體的制取、干燥、除雜、收集及反應原理的書寫等．綜合性較強，在利用氧氣的性質(zhì)測定塑料的組成元素時，要注意區(qū)分各步操作的作用和目的，利用質(zhì)量守恒定律進行相關問題的分析．